원유 정제공정:원유 특성,분류,정유산업현황,석유화학산업현황,석유의 성분,용도,제품,원유증류,부두 등등

원유정제공정원유정제공정 원유정제공정I. 원유정제일반II. 석유제품III. 원유증류-원유부두/ 원유탱크-탈염기/ 열교환기-가열로/ 상압증류IV. 원유정제공정-상압증류공정/ 감압증류공정-납사개질공정/ 분해공정-수소제조공정/ 탈황공정-메록스공정/ 가스회수공정원유정제공정I. 원유정제일반II. 석유제품III. 원유증류-원유부두/ 원유탱크-탈염기/ 열교환기-가열로/ 상압증류IV. 원유정제공정-상압증류공정/ 감압증류공정-납사개질공정/ 분해공정-수소제조공정/ 탈황공정-메록스공정/ 가스회수공정 (출처 : 석유화학공업협회 자료 ) I-1. 분리, 증류및정제 .분리(Separation) .증류(Distillation) : 비점차이를이용하여분리(원유정제) .추출(Extraction) : 고체나액체중가용성성분을적당한용제로용해하여분리 .(예: 초산+물중벤젠을이용초산분리) .흡수(Absorbption) : 혼합기체중에서한성분을액에흡수시켜분리 .(염화수소를물로용해) .흡착(Adsorption) : 제3성분의흡착제를사용하여목적성분을분리. .고체에의한기체, 액체의흡착 .기계적분리: 체분리, 침강, 여과I-1. 분리, 증류및정제 .분리(Separation) .증류(Distillation) : 비점차이를이용하여분리(원유정제) .추출(Extraction) : 고체나액체중가용성성분을적당한용제로용해하여분리 .(예: 초산+물중벤젠을이용초산분리) .흡수(Absorbption) : 혼합기체중에서한성분을액에흡수시켜분리 .(염화수소를물로용해) .흡착(Adsorption) : 제3성분의흡착제를사용하여목적성분을분리. .고체에의한기체, 액체의흡착 .기계적분리: 체분리, 침강, 여과 .증류(Distillation) -끊는점의차이를이용하여액체혼합물을분리-두종류이상의탄화수소로구성된화합물에열을가함-가벼운성분이차례대로기화하여증기상태로상부에모임-이를순차적으로빼내면비슷한성분의탄화수소를얻음-비슷한종류의탄화수소분자들을묶어내는과정이증류 .정제(Refinery) -각반제품성분을불순물제거, 개질, 배합등의과정을거쳐제품으로만드는공정37% Pentane 63% Hexane 63% Pentane 37% Hexane 50°C 비등점Pentane : 36°C Hexane : 69°C 열응축기50% Pentane 50% Hexane .증류(Distillation) -끊는점의차이를이용하여액체혼합물을분리-두종류이상의탄화수소로구성된화합물에열을가함-가벼운성분이차례대로기화하여증기상태로상부에모임-이를순차적으로빼내면비슷한성분의탄화수소를얻음-비슷한종류의탄화수소분자들을묶어내는과정이증류 .정제(Refinery) -각반제품성분을불순물제거, 개질, 배합등의과정을거쳐제품으로만드는공정37% Pentane 63% Hexane 63% Pentane 37% Hexane 50°C 비등점Pentane : 36°C Hexane : 69°C 열응축기50% Pentane 50% Hexane . 다중 증류기 50°C 57°C 62°C 열열열응축기응축기응축기50% Pentane 50% Hexane 37% Pentane 63% Hexane 25% Pentane 75% Hexane 15% Pentane 85% Hexane Cond. Vap. 37% Pentane 63% Hexane Cond. Vap. 49% Pentane 51% Hexane Cond. Vap. 35% Pentane 65% Hexane . 증류탑 50% Pentane 50% Hexane 99% Pentane 1% Hexane 응축기 리보일러 1% Pentane 99% Hexane I-2. 원유의특성(일반) .지층에서천연적으로산출되는가연성액체 .원유를정제하여생산된제품을석유제품 .독특한냄새를풍기는흑갈색의끈적끈적한액체 .탄화수소화합물이주성분이고불순물로서황분, 산소, 염분, 질소화합물등이있음 .물리적, 화학적성질에따라약200여가지로분류 .탄소수가4개까지는상온에서기체상태, 5~15 개정도이면액체 .Paraffin 계(프로판등), Naphtene 계탄화수소(사이클로헥산등)는천연석유속에다량함유 .Aromatic 계(BTX), Olefin( 에틸렌, 프로필렌등)계탄화수소는천연석유속에소량함유되어있으나석유의고온처리나2차가공시에다량생성됨 .이중결합이있는탄화수소(에틸렌, 프로필렌, 부타디엔)는화학적인반응성이강해석유화학의주원료I-2. 원유의특성(일반) .지층에서천연적으로산출되는가연성액체 .원유를정제하여생산된제품을석유제품 .독특한냄새를풍기는흑갈색의끈적끈적한액체 .탄화수소화합물이주성분이고불순물로서황분, 산소, 염분, 질소화합물등이있음 .물리적, 화학적성질에따라약200여가지로분류 .탄소수가4개까지는상온에서기체상태, 5~15 개정도이면액체 .Paraffin 계(프로판등), Naphtene 계탄화수소(사이클로헥산등)는천연석유속에다량함유 .Aromatic 계(BTX), Olefin( 에틸렌, 프로필렌등)계탄화수소는천연석유속에소량함유되어있으나석유의고온처리나2차가공시에다량생성됨 .이중결합이있는탄화수소(에틸렌, 프로필렌, 부타디엔)는화학적인반응성이강해석유화학의주원료 I-3. 원유의분류 .물리적성질 .API비중(도) .경질유: 34 도이상 .중질유: 30 도이상34도미만 .중질유: 30 도미만 .비등점(°C) .석유가스: 35 °C 미만 .휘발유분: 35 °C 이상180 °C 미만 .등유분: 170 °C 이상250 °C 미만 .경유분: 240 °C 이상350 °C 미만 .중유분: 350 °C 이상 141.5()131.5( 6/ 6) API..비중도비중원유화씨0도물화씨0도I-3. 원유의분류 .물리적성질 .API비중(도) .경질유: 34 도이상 .중질유: 30 도이상34도미만 .중질유: 30 도미만 .비등점(°C) .석유가스: 35 °C 미만 .휘발유분: 35 °C 이상180 °C 미만 .등유분: 170 °C 이상250 °C 미만 .경유분: 240 °C 이상350 °C 미만 .중유분: 350 °C 이상 141.5()131.5( 6/ 6) API..비중도비중원유화씨0도물화씨0도 I-4. 정유산업현황I-4. 정유산업현황 정유사 지역 생산(BPSD) 가동연월 SK(주) 울산 810,000 1964년 LG칼텍스정유(주) 여수 600,000 1970년 인천정유(주) 인천 275,000 1971년 S-Oil( 주) 온산 443,000 1980년 현대오일뱅크(주) 대산 310,000 1989년 2,438,000 ※ 세계 총 생산능력 82,200,000BPSD( 우리나라 세계 5위) ※ 원유의 단위 BPSD : Barrel per Stream Day -1Barrel : 0.8Drum = 0.14Ton -1Year = 330Stream day (30 일은 정기보수기간 ) ※ 석유화학산업현황 ※ 석유화학산업현황 Complex NCC회사 에틸렌(톤/년) 가동연월 울산 SK(주) 730,000 1971 대한유화(주) 400,000 1991 여천NCC( 주) 1,300,000 1979 여수 LG석유화학(주) 750,000 1991 호남석유화학(주) 700,000 1992 대산 현대석유화학(주) 1,050,000 1991 삼성종합화학(주) 600,000 1991 계 5,530,000 ※ 세계총생산능력 110,000,000 년/톤(세계 4위) ※ 여수가 전체생산량의 약 49%(2,750,000) II-1. 석유의성분 .화학적성분-주성분: 탄소+ 수소(탄화수소Hydrocarbon) -불순물: 유황(S),질소(N),산소(O),금속성분(Ni, Fe 등) .탄화수소의형태-Paraffin 계탄화수소: 사슬모양(Cn H2n+2) 예) 메탄(CH4), 에탄(C2H6), 프로판, 부탄-Naphtene 계탄화수소: 고리모양(Cn H2n) 예) 사이클로헥산(C6H12), 사이클로펜탄(C5H10) -Aromatic 계탄화수소: 고리모양(Cn H n) 예) 벤젠(C6H6), 톨루엔, 자일렌-Olefin 계탄화수소: 사슬모양(Cn H2n) 예) 에틸렌(C2H4), 프로필렌(C3H6) II-1. 석유의성분 .화학적성분-주성분: 탄소+ 수소(탄화수소Hydrocarbon) -불순물: 유황(S),질소(N),산소(O),금속성분(Ni, Fe 등) .탄화수소의형태-Paraffin 계탄화수소: 사슬모양(Cn H2n+2) 예) 메탄(CH4), 에탄(C2H6), 프로판, 부탄-Naphtene 계탄화수소: 고리모양(Cn H2n) 예) 사이클로헥산(C6H12), 사이클로펜탄(C5H10) -Aromatic 계탄화수소: 고리모양(Cn H n) 예) 벤젠(C6H6), 톨루엔, 자일렌-Olefin 계탄화수소: 사슬모양(Cn H2n) 예) 에틸렌(C2H4), 프로필렌(C3H6) II-1. 석유의성분 .예(C6 의경우) -Paraffin 계(옥탄가24) : n-Hexane(C6H14) -Olefin 계: 1-Hexene(C6H12) -Naphthene 계(옥탄가83) : Cyclo-hexane(C6H12) -Aromatic 계(옥탄가106) : 벤젠(C6H6) H H H H H H H C C C C C C H H H H H H H H H H H H C C C C H H H H H H H H H H C H H C C H H C C H H C H H H H H C H C C C C H C H H II-1. 석유의성분 .예(C6 의경우) -Paraffin 계(옥탄가24) : n-Hexane(C6H14) -Olefin 계: 1-Hexene(C6H12) -Naphthene 계(옥탄가83) : Cyclo-hexane(C6H12) -Aromatic 계(옥탄가106) : 벤젠(C6H6) H H H H H H H C C C C C C H H H H H H H H H H H H C C C C H H H H H H H H H H C H H C C H H C C H H C H H H H H C H C C C C H C H H II-2. 석유의용도II-2. 석유의용도 용도 사용처 종류 엔진용 가솔린 엔진 디젤 엔진 터보 엔진 휘발유, C4 LPG 경유 등유, 항공유 연료용 도시가스 난방취사용 보일러 LPG, LNG 등유, LPG 경유, 벙커A,B,C 유 석유화학용 에틸렌센타(NCC) 나프타, 합성수지, 합성섬유, 합성고무 기타 윤활용 솔벤트 도로포장 윤활유, 그리스 나프타 아스팔트 II-3. 석유제품II-3. 석유제품 구분 제품종류 탄소수 비중 비율(%) 석유가스 LPG C3-C4 0.5-0.6 2-3 경질유 휘발유 나프타 항공유 등유 경유 C5-C10 C5-C10 C10-C15 C10-C15 C15-C20 0.7정도 0.65-0.75 0.75-0.83 0.8정도 0.8-0.85 10 15 10-15 10-15 20-30 중질유 벙커A 벙커B 벙커C C20-C30 0.95-1.0 40-60 기타 아스팔트 석유코크스 1.05정도 II-3. 석유제품 .석유가스 .종류 .프로판: C3 가주성분(C3 LPG) 취사용 .부탄: C4 가주성분(C4 LPG) 택시용 .LPG와LNG .LPG : Liquified Petroleum Gas( 액화석유가스) 주성분C3/C4, 공기보다무거움 .LNG : Liquified Natural Gas( 액화천연가스) 주성분C1/C2, 공기보다가벼움II-3. 석유제품 .석유가스 .종류 .프로판: C3 가주성분(C3 LPG) 취사용 .부탄: C4 가주성분(C4 LPG) 택시용 .LPG와LNG .LPG : Liquified Petroleum Gas( 액화석유가스) 주성분C3/C4, 공기보다무거움 .LNG : Liquified Natural Gas( 액화천연가스) 주성분C1/C2, 공기보다가벼움 III. 원유증류III. 원유증류 원유저장탱크가열기열교환기탈염기원유부두 상압증류탑 III-1. Crude Warf( 원유부두) III-1. Crude Warf( 원유부두) 유조선부이 1. 산유국에서 채굴 2. 대형유조선에 의해 20일간 항해 3. 부이 : 하역시설 4. 해저파이프라인 5. 초대형유조선은 길이 가 330M, 갑판 1바퀴 가 800M 6. 한번에 200만 배럴 운송 III-2. Crude Tank( 원유탱크) 1. 물과바닷물, 침전제거2. 높이: 22M, 직경: 86M, 용량: 80만배럴3. 저장량은10톤차량12,700대분4. 부유식지붕: 증기의휘발을최소화하기위해원유의저장량에따라상하유동. III-2. Crude Tank( 원유탱크) 1. 물과바닷물, 침전제거2. 높이: 22M, 직경: 86M, 용량: 80만배럴3. 저장량은10톤차량12,700대분4. 부유식지붕: 증기의휘발을최소화하기위해원유의저장량에따라상하유동. III-3. Desalter( 탈염기) III-3. Desalter( 탈염기) 1. 원유에는 염 , 철산화물, 모래 등 각종 고체가 녹아 있음 2. 소량의 염분이라도 장치 의 부식 유발 3. 탈염은 염류가 물에 잘 녹 는 성질을 이용 물로 세정 4. 탈염기는 예열을 위해 열 교환기를 거치면서 온도 가 140°C에서 150°C정도 올라간 부분에 설치 III-4. Exchanger( 열교환기) III-4. Exchanger( 열교환기) 1. 원유의 온도는 대기의 온 도와 비슷하거나 약간 높 음 2. 상압증류탑 제품의 열을 이용 원유 예열 3. 열교환기를 거쳐 170°C 에서 260°C로 예열 4. 한번 사용되었던 열을 회 수하는 장치로서 에너지 효율을 높이는 장치 III-5. Heater( 가열로) 1. 혼합물인원유를상압증류하기위하여필요한온도까지가열2. 원유의증류또는제품의종류에따라달라지나약340°C까지가열III-5. Heater( 가열로) 1. 혼합물인원유를상압증류하기위하여필요한온도까지가열2. 원유의증류또는제품의종류에따라달라지나약340°C까지가열 III-6. Crude Distillation Unit( 상압증류탑) 1. 원유를비등점의차이에따라LPG, 납사, 등유, 경유, 벙커유유분으로분리2. 원유구성성분이일정한압력과온도에서증발되려는성질이각각다른점이용3. 탑내부의온도와압력을높이에따라다르게하여혼합되어있는유분을분리4. 대기압과비슷한상압에서운전되기때문에상압증류탑이라함5. 내부에약30~40개의단으로구성되어윗단에서응축되어내려오는액상성분과아랫단에서기화하여올라가는기상성분의접촉벙커유III-6. Crude Distillation Unit( 상압증류탑) 1. 원유를비등점의차이에따라LPG, 납사, 등유, 경유, 벙커유유분으로분리2. 원유구성성분이일정한압력과온도에서증발되려는성질이각각다른점이용3. 탑내부의온도와압력을높이에따라다르게하여혼합되어있는유분을분리4. 대기압과비슷한상압에서운전되기때문에상압증류탑이라함5. 내부에약30~40개의단으로구성되어윗단에서응축되어내려오는액상성분과아랫단에서기화하여올라가는기상성분의접촉벙커유LPG 납사등유/경유 IV. 원유정제흐름도납사수첨탈황공정경유수첨탈황공정등유수첨탈황공정납사개질공정가스회수/메록스공정유동층접촉분해공정잔사유수첨탈활공정열분해공정중질유분해공정수소제조공정(가솔린) (납사) (등유) (석유화학) (경유) (Coke) (아스팔트) (MTBE) (부탄) (프로판) 상압증류탑감압증류원유수소수소 (방카유 ) 1. 상압증류 .석유정제공정의제1단계로서Topping 이라함 .비중차이를이용하여LPG, 납사, 등유(kerosene), 경유(gas oil) 및상압잔사유(방카유)를분리하는공정 .탑상제품인LPG와납사는액화후납사안정화탑으로이송-LPG => LPG 메록스공정-납사=> 납사수첨탈황공정이나제품저장탱크(석유화학) .탑중간제품인등유와경유는스팀스트립핑-등유=> 등유메록스공정(메르캅탄류제거) -경유=> 경유수첨탈황공정(유황제거) .탑저제품(상압잔사유) -감압증류공정=> 감압경유, Coke, 아스팔트-중유수첨탈황공정, 유동층접촉분해공정=> MTBE -저장탱크(방카유) 1. 상압증류 .석유정제공정의제1단계로서Topping 이라함 .비중차이를이용하여LPG, 납사, 등유(kerosene), 경유(gas oil) 및상압잔사유(방카유)를분리하는공정 .탑상제품인LPG와납사는액화후납사안정화탑으로이송-LPG => LPG 메록스공정-납사=> 납사수첨탈황공정이나제품저장탱크(석유화학) .탑중간제품인등유와경유는스팀스트립핑-등유=> 등유메록스공정(메르캅탄류제거) -경유=> 경유수첨탈황공정(유황제거) .탑저제품(상압잔사유) -감압증류공정=> 감압경유, Coke, 아스팔트-중유수첨탈황공정, 유동층접촉분해공정=> MTBE -저장탱크(방카유) 상압증류공정도탈염기납사등유LGO HGO 잔사유LPG 원유상압증류공정도탈염기납사등유LGO HGO 잔사유LPG 원유상압증류탑가열로Flash Drum 안정화탑Stripper O/H Receiver 340°C 135°C (Kerosene) (B-C 유) 2. 감압증류 .대기압보다낮은감압상태에서증류 .상압잔사유를부가가치가높은감압경유와감압잔사유로분리 .중질유를고온에서분해 .품질과수율저하 .코크스가생성되어장치손상 .30mmHgA 로감압 .비등점이약350°C에서250~ 300°C로다운 .제품 .탑상: 경질유분증기, 가스, 스팀등이물과슬롭오일로전환되고비응축성가스는유황분제거된후가열로의연료로사용 .탑중간: 감압경유=> 분해공정을거쳐납사나LPG .탑저: 감압잔사유로아스팔트의원료나열분해공정을거처코크스나경질유분2. 감압증류 .대기압보다낮은감압상태에서증류 .상압잔사유를부가가치가높은감압경유와감압잔사유로분리 .중질유를고온에서분해 .품질과수율저하 .코크스가생성되어장치손상 .30mmHgA 로감압 .비등점이약350°C에서250~ 300°C로다운 .제품 .탑상: 경질유분증기, 가스, 스팀등이물과슬롭오일로전환되고비응축성가스는유황분제거된후가열로의연료로사용 .탑중간: 감압경유=> 분해공정을거쳐납사나LPG .탑저: 감압잔사유로아스팔트의원료나열분해공정을거처코크스나경질유분 감압증류공정도가열로감압증류공정도가열로진공증류탑감압설비(Steam Ejecter) 경질감압경유중질감압경유감압잔사유(아스팔트) 30mmHgA 상압잔사유250~300°C 3. 납사개질공정 .탄화수소간의연결모양을바꿈으로서유분의성질개조 .가솔린엔진의연료로사용하기위해-옥탄가가낮은원료유=> 옥탄가가높은리포메이트(안티노크성이우수) .촉매층통과, 납사성분중파라핀계를방향족, 이소파라핀계로변환 .주반응-나프텐의탈수소반응에의한방향족생성-파라핀의탈수소고리화반응-파라핀의이성화반응-파라핀의수첨분해반응-올레핀의수첨반응 .종류-고정식납사개질-유동촉매식납사개질(촉매를연속적으로재생, 순환) 3. 납사개질공정 .탄화수소간의연결모양을바꿈으로서유분의성질개조 .가솔린엔진의연료로사용하기위해-옥탄가가낮은원료유=> 옥탄가가높은리포메이트(안티노크성이우수) .촉매층통과, 납사성분중파라핀계를방향족, 이소파라핀계로변환 .주반응-나프텐의탈수소반응에의한방향족생성-파라핀의탈수소고리화반응-파라핀의이성화반응-파라핀의수첨분해반응-올레핀의수첨반응 .종류-고정식납사개질-유동촉매식납사개질(촉매를연속적으로재생, 순환) 옥탄가와세탄가 .옥탄가(Research Octane Number) .가솔린엔진의Anti-Knock 성기준 .Knock 성: 엔진의실린더에서공기와가솔린증기의혼합기체가충분히압축되기전, 조기점화되는현상[ 엔진출력감소, 불완전연소, 이상소음과진동으로엔진손상] .옥탄가가높을수록Anti-Knock 성우수 .n-Paraffin 계< Naphthene 계< i-Paraffin 계< Aromatic 계 .세탄가 .디젤엔진의착화성기준 .낮을수록착화지연 .Aromatic 계< Naphthene 계< Paraffin 계옥탄가와세탄가 .옥탄가(Research Octane Number) .가솔린엔진의Anti-Knock 성기준 .Knock 성: 엔진의실린더에서공기와가솔린증기의혼합기체가충분히압축되기전, 조기점화되는현상[ 엔진출력감소, 불완전연소, 이상소음과진동으로엔진손상] .옥탄가가높을수록Anti-Knock 성우수 .n-Paraffin 계< Naphthene 계< i-Paraffin 계< Aromatic 계 .세탄가 .디젤엔진의착화성기준 .낮을수록착화지연 .Aromatic 계< Naphthene 계< Paraffin 계 고정식납사개질공정도기액분리기고정식납사개질공정도기액분리기탈부탄탑가열로Reformate LPG 납사Reboiler 530°C 순환가스반응기 4. 분해공정 .직류공정: 석유중에포함되어있는유분을여러종류의석유제품으로분리 .석유의전환: 가치가적은중질유분을부가가치성이높은경질유분로바꿈-중질유분: 벙커유, 아스팔트유(고분자량, 다불순물) -경질유분: 납사, 등유, 경유(저분자량, 저불순물) .방법-수첨분해: 수소를첨가하여감압경유, 중질경유분해-유동층촉매접촉분해(FCC) : 촉매를유동시켜접촉하여분해-열분해: 고온에서아스팔트분해공정4. 분해공정 .직류공정: 석유중에포함되어있는유분을여러종류의석유제품으로분리 .석유의전환: 가치가적은중질유분을부가가치성이높은경질유분로바꿈-중질유분: 벙커유, 아스팔트유(고분자량, 다불순물) -경질유분: 납사, 등유, 경유(저분자량, 저불순물) .방법-수첨분해: 수소를첨가하여감압경유, 중질경유분해-유동층촉매접촉분해(FCC) : 촉매를유동시켜접촉하여분해-열분해: 고온에서아스팔트분해공정 4-1. 수첨분해공정 .중질유분이니켈과텅스텐이흡착된실리카-알루미나촉매층을통과하면서고온(420°C), 고압(200 기압)하에서주입된수소와반응하여전환 .불순물제거반응: 불순물이수소와반응-유황성분=> H2S, 질소성분=> NH3, 산소성분=> H2O .분해반응: 탄소원자사이의결합고리절단-분자구조를단순화시켜분자량이작은가벼운유분, 즉경질유분으로전환 .포화반응: 수소와반응, 불포화상태를포화상태로변환-제품의안정도향상및고품질 .이성화반응: 분자식은유지하고분자구조식만변환-분자식이작은유분으로전환가능4-1. 수첨분해공정 .중질유분이니켈과텅스텐이흡착된실리카-알루미나촉매층을통과하면서고온(420°C), 고압(200 기압)하에서주입된수소와반응하여전환 .불순물제거반응: 불순물이수소와반응-유황성분=> H2S, 질소성분=> NH3, 산소성분=> H2O .분해반응: 탄소원자사이의결합고리절단-분자구조를단순화시켜분자량이작은가벼운유분, 즉경질유분으로전환 .포화반응: 수소와반응, 불포화상태를포화상태로변환-제품의안정도향상및고품질 .이성화반응: 분자식은유지하고분자구조식만변환-분자식이작은유분으로전환가능 수첨분해공정도가열로순환가스압축기납사LPG 등유경유원료유수소수첨분해공정도가열로순환가스압축기납사LPG 등유경유원료유수소분리탑고압분리기Off Gas 반응기세정탑저압분리기410°C 4-2. 유동층 촉매접촉분해공정 .고비점 유분을 유동화된 촉매와 접촉시켜 고옥탄가의 가솔린 제조 .라이저 배관 : 접촉분해 반응 .반응기 : 탄화수소와 촉매 분리 -생성물은증류탑으로촉매는재생탑으로이동 .재생탑 -하부로공기를유입하여촉매상에부착된탄소연소-연소가스는촉매를분리포집한후계외로방출 .Settler : 탄화수소와 동반한 촉매는 잔사유와 함께 Slurry Oil 과 분리되어 원 료와 함께 라이저 배관으로 순환 ※ UOP(Universal Oil Products) 사의 stacked 형 4-2. 유동층 촉매접촉분해공정 .고비점 유분을 유동화된 촉매와 접촉시켜 고옥탄가의 가솔린 제조 .라이저 배관 : 접촉분해 반응 .반응기 : 탄화수소와 촉매 분리 -생성물은증류탑으로촉매는재생탑으로이동 .재생탑 -하부로공기를유입하여촉매상에부착된탄소연소-연소가스는촉매를분리포집한후계외로방출 .Settler : 탄화수소와 동반한 촉매는 잔사유와 함께 Slurry Oil 과 분리되어 원 료와 함께 라이저 배관으로 순환 ※ UOP(Universal Oil Products) 사의 stacked 형 유동층촉매접촉분해공정도증류탑반응기재생탑Riser Line 연소가스Air 원료유Gasoline 경질순환유중질순환유Settler 유동층촉매접촉분해공정도증류탑반응기재생탑Riser Line 연소가스Air 원료유Gasoline 경질순환유중질순환유Settler 4-3. 열분해공정 .감압잔사유(아스팔트)의약80%가고온(490°C)에서열분해되어코크스와경질유분및가스로분리 .감압잔사유가열교환기를통해310°C로예열되어증류탑으로유입된다. .순환유와함께가열로에서490°C로승온 .가열된유체는코크스드럼으로유입 .긴체류시간을가지고증발된유분은증류탑으로유입 .액체유분은코크스가되어코크스드럼에남고주기적으로드럼하부를통해콘크리트피트로쏟아진다. .증류탑으로돌아온유분은증류과정을통해가스, LPG, 납사, 경질경유, 중질경유등의유분으로분리4-3. 열분해공정 .감압잔사유(아스팔트)의약80%가고온(490°C)에서열분해되어코크스와경질유분및가스로분리 .감압잔사유가열교환기를통해310°C로예열되어증류탑으로유입된다. .순환유와함께가열로에서490°C로승온 .가열된유체는코크스드럼으로유입 .긴체류시간을가지고증발된유분은증류탑으로유입 .액체유분은코크스가되어코크스드럼에남고주기적으로드럼하부를통해콘크리트피트로쏟아진다. .증류탑으로돌아온유분은증류과정을통해가스, LPG, 납사, 경질경유, 중질경유등의유분으로분리 열분해공정도열분해공정도증류탑코크스드럼가열로코크스드럼코카등유코카경유코카납사감압잔사유(아스팔트) 310°C 490°C 5. 수소제조공정 .수첨분해공정, 탈황공정등에서수소가필요 .납사개질공정등에서부생수소생산 .납사와스팀이촉매존재하에수소와기타가스로전환-C n H m(납사) + nH2O => nCO + (n+m/2)H2 -CH4 + H2O => CO + 3H2 -CO + H2O => CO2 + H2 .탈황반응기: 원료중의황화수소를촉매가흡착하여유황함량을0.25PPM 까지낮춘다 .개질로: 수소, 메탄, 일산화탄소, 이산화탄소및미반응수증기가생성 .고온전환반응기: 개질가스중의일산화탄소가수증기와반응하여수소와이산화탄소로전환5. 수소제조공정 .수첨분해공정, 탈황공정등에서수소가필요 .납사개질공정등에서부생수소생산 .납사와스팀이촉매존재하에수소와기타가스로전환-C n H m(납사) + nH2O => nCO + (n+m/2)H2 -CH4 + H2O => CO + 3H2 -CO + H2O => CO2 + H2 .탈황반응기: 원료중의황화수소를촉매가흡착하여유황함량을0.25PPM 까지낮춘다 .개질로: 수소, 메탄, 일산화탄소, 이산화탄소및미반응수증기가생성 .고온전환반응기: 개질가스중의일산화탄소가수증기와반응하여수소와이산화탄소로전환 수소제조공정도PSA 가열로납사탈황반응기Reformer 고온전환반응기Purge gas Pressure Swing Adsorption 99.9% 수소H2,CH4,CO2,CO 400°C 0.25PPM 과열수증기Cold Seperator Steam Drum 6. 탈황공정 (납사 수첨탈황공정 ) .납사와 LPG 속의 불포화탄화수소를 수소 첨가하여 포화탄화수소로 전환하고 유황분, 질소 등의 불순물 제거 .촉매 존재하에 반응기에서 다음 반응이 진행 -RS( 황분) + H2 => H2S + RH( 유분) -RN( 질소) +2H2 => NH3 + RH( 유분) -ROH( 산소) + H2 => H2O + RH( 유분) .고온/저온 고압분리기에서 수소와 유분으로 분리 .탈부탄탑에서 LPG 와 납사로 분리 .황화수소 등은 LPG 와 함께 유출 .암모니아는 산성수로 되어 유출 ※ 등/경유 수첨탈황공정은 납사수첨탈황공정과 유사 , 다만 반응온도가 다소 높다. 이것은 원료가 납사에 비해 무거워 반응조건을 가혹하게 하기 위함 6. 탈황공정 (납사 수첨탈황공정 ) .납사와 LPG 속의 불포화탄화수소를 수소 첨가하여 포화탄화수소로 전환하고 유황분, 질소 등의 불순물 제거 .촉매 존재하에 반응기에서 다음 반응이 진행 -RS( 황분) + H2 => H2S + RH( 유분) -RN( 질소) +2H2 => NH3 + RH( 유분) -ROH( 산소) + H2 => H2O + RH( 유분) .고온/저온 고압분리기에서 수소와 유분으로 분리 .탈부탄탑에서 LPG 와 납사로 분리 .황화수소 등은 LPG 와 함께 유출 .암모니아는 산성수로 되어 유출 ※ 등/경유 수첨탈황공정은 납사수첨탈황공정과 유사 , 다만 반응온도가 다소 높다. 이것은 원료가 납사에 비해 무거워 반응조건을 가혹하게 하기 위함 납사수첨탈황공정도가열로수소압축기고온고압분리기원료납사Off Gas 수소LPG 제품납사고온저압분리기반응기탈부탄탑220°C 7. 메록스공정 (LPG Merox Unit) .원유중에 분리된 LPG 에서 H2S와 머캅탄류 (R-SH) 가 포함되어 악취의 발생 , 연 소성의 저하 , 장치의 부식 초래하고 연소시 환경오염 야기 .분리제거또는변환 .가성소다가 황화합물과 잘 반응하는 원리 이용 .LPG 메록스반응 .추출반응: R-SH + NaOH => NaSR + H2O .재생반응: NaSR+1/4O2+1/2H2O=>NaOH+1/2RSSR (RSSR(다이설파이드)는악취가없고연소성에영향무) .전처리세척탑 : 10% 가성소다로 H2S 완전제거 .메르캅탄추출기 : 20% 가성소다로 머캅탄 추출 .침전조 : LPG 에 포함된 가성소다 제거 .모래여과기 : 불순물 제거 .산화탑 : 머캅탄과 반응한 가성소다를 재생하여 순환 ※ LPG 메록스공정은 유동상 추출 , 등유메록스공정은 촉매가 충진된 고정층의 반응기를 통과하면서 머캅탄이 다이설파이드로 변환 7. 메록스공정 (LPG Merox Unit) .원유중에 분리된 LPG 에서 H2S와 머캅탄류 (R-SH) 가 포함되어 악취의 발생 , 연 소성의 저하 , 장치의 부식 초래하고 연소시 환경오염 야기 .분리제거또는변환 .가성소다가 황화합물과 잘 반응하는 원리 이용 .LPG 메록스반응 .추출반응: R-SH + NaOH => NaSR + H2O .재생반응: NaSR+1/4O2+1/2H2O=>NaOH+1/2RSSR (RSSR(다이설파이드)는악취가없고연소성에영향무) .전처리세척탑 : 10% 가성소다로 H2S 완전제거 .메르캅탄추출기 : 20% 가성소다로 머캅탄 추출 .침전조 : LPG 에 포함된 가성소다 제거 .모래여과기 : 불순물 제거 .산화탑 : 머캅탄과 반응한 가성소다를 재생하여 순환 ※ LPG 메록스공정은 유동상 추출 , 등유메록스공정은 촉매가 충진된 고정층의 반응기를 통과하면서 머캅탄이 다이설파이드로 변환 LPG 메록스공정도Prewash Tower Air LPG Spent Caustic Flare LPG Caustic Solution Catalyst Mercaptan Extractor Settling Drum Oxidizer Disulfide Drum NaOH+RSSR NaSR Sand Filter LPG 메록스공정도Prewash Tower Air LPG Spent Caustic Flare LPG Caustic Solution Catalyst Mercaptan Extractor Settling Drum Oxidizer Disulfide Drum NaOH+RSSR NaSR Sand Filter 8. 가스회수공정 .LPG 회수부 .각공정에서부생되는비응축성가스를아민흡수탑과가성소다처리탑을통과시켜황화수소제거 .LPG를분리한비응축성가스는연료로사용 .LPG가납사에잘용해되는성질을이용하여회수 .탈부탄탑에서납사와LPG를분리하고납사는순환 .LPG 정제부 .각공정에서나오는LPG를아민흡수탑과가성소다처리탑을통과시켜황화수소제거 .탈에탄탑에서에탄을분리 .탈부탄탑에서프로판과부탄을증류분리8. 가스회수공정 .LPG 회수부 .각공정에서부생되는비응축성가스를아민흡수탑과가성소다처리탑을통과시켜황화수소제거 .LPG를분리한비응축성가스는연료로사용 .LPG가납사에잘용해되는성질을이용하여회수 .탈부탄탑에서납사와LPG를분리하고납사는순환 .LPG 정제부 .각공정에서나오는LPG를아민흡수탑과가성소다처리탑을통과시켜황화수소제거 .탈에탄탑에서에탄을분리 .탈부탄탑에서프로판과부탄을증류분리 가스회수공정도Dryer LPG Rich Amine Spent Caustic Butane Propane Lean Amine Off Gas Off Gas Casutic Amine Absorber Caustic Treater Depropanier Deethanizer Caustic Wash 석유화학제품계열도(2003.1 기준) 정유공장Naphtha 경유NCC Ethylene LDPE 1,702 HDPE 1,945 EDC 830 VCM 1,436 5,530 BTX 추출공장EO 510 에탄올아세트알데히드EPR Propylene 3,675 PP 2,708 AN 380(200) PO 옥탄올/부탄올이소프로필알콜아크릴산/에스터C4혼합물1,480 MMA 부타디엔SBR SB-LATEX BR 석유수지240 209(30) 218 737 조분해유57 노말파라핀200 SM 싸이클로헥산알킬벤젠벤젠2,672(380) 2,300(120) 280 페놀/아세톤아닐린무수말레인산DNT 올소-크실렌파라-크실렌빙초산MTBE 450 3,430(350) 톨루엔크실렌메탄올1,915 2,445(80) 유틸리티PVC EG 초산에틸PPG PG PMMA 885 1,250 PS/EPS ABS 779/399 카프로락탐80(120) MDI TDI 무수프탈산TPA DMT 175(80) 111(160) 4,660(400) 160 240 50 130(50) 160 74 120(100)/73(60) 84 40 385 365/30 30 94(50) 52 125 374 30 75 50 160 60 1,085(150) (단위: 천톤/년) 합성수지 합섬원료 합성고무 기초유분 기 타 용 도 필름, 성형제품, 합성섬유 폴리에스터수지, 계면활성제 가소제 , 용제 타이어, 전선피혁, 산업용품 초산, 펜타 등 원료 , 용제 주정, 인쇄잉크, 용제 폴리에스터섬유, 부동액 파이프, 필름, 레자 합성수지, 용제, 의약품 성형제품, 필름, 파이프 폴리에스터섬유, 합성수지 휘발유첨가제 폴리에스터섬유, 합성수지 초산 비닐, TPA 가소제, 도료 우레탄수지 불포화폴리에스터수지, 도료, FPP 우레탄수지 페놀수지, 염료/용제, 아크릴수지 합성세제 나이론섬유, 합성수지 전기·자동차부품, 잡화전기용품, 케이스, 건축자재 페인트, 접착제, 고무첨가제 타이어, 신발, 산업용품 접착제, 제지, 섬유처리 타이어, 신발, 산업용품 광학·의료·기계·전기부품 아크릴섬유, 도료, 접착제 용제, 도료, 화공용 아크릴섬유, ABS, SAN, NBR 우레탄 수지, 계면활성제 농업용 필름 , 전선 피복 <총괄> 석유화학제품계열도(2003.1 기준) 정유공장Naphtha 경유NCC Ethylene LDPE 1,702 HDPE 1,945 EDC 830 VCM 1,436 5,530 BTX 추출공장EO 510 에탄올아세트알데히드EPR Propylene 3,675 PP 2,708 AN 380(200) PO 옥탄올/부탄올이소프로필알콜아크릴산/에스터C4혼합물1,480 MMA 부타디엔SBR SB-LATEX BR 석유수지240 209(30) 218 737 조분해유57 노말파라핀200 SM 싸이클로헥산알킬벤젠벤젠2,672(380) 2,300(120) 280 페놀/아세톤아닐린무수말레인산DNT 올소-크실렌파라-크실렌빙초산MTBE 450 3,430(350) 톨루엔크실렌메탄올1,915 2,445(80) 유틸리티PVC EG 초산에틸PPG PG PMMA 885 1,250 PS/EPS ABS 779/399 카프로락탐80(120) MDI TDI 무수프탈산TPA DMT 175(80) 111(160) 4,660(400) 160 240 50 130(50) 160 74 120(100)/73(60) 84 40 385 365/30 30 94(50) 52 125 374 30 75 50 160 60 1,085(150) (단위: 천톤/년) 합성수지 합섬원료 합성고무 기초유분 기 타 용 도 필름, 성형제품, 합성섬유 폴리에스터수지, 계면활성제 가소제 , 용제 타이어, 전선피혁, 산업용품 초산, 펜타 등 원료 , 용제 주정, 인쇄잉크, 용제 폴리에스터섬유, 부동액 파이프, 필름, 레자 합성수지, 용제, 의약품 성형제품, 필름, 파이프 폴리에스터섬유, 합성수지 휘발유첨가제 폴리에스터섬유, 합성수지 초산 비닐, TPA 가소제, 도료 우레탄수지 불포화폴리에스터수지, 도료, FPP 우레탄수지 페놀수지, 염료/용제, 아크릴수지 합성세제 나이론섬유, 합성수지 전기·자동차부품, 잡화전기용품, 케이스, 건축자재 페인트, 접착제, 고무첨가제 타이어, 신발, 산업용품 접착제, 제지, 섬유처리 타이어, 신발, 산업용품 광학·의료·기계·전기부품 아크릴섬유, 도료, 접착제 용제, 도료, 화공용 아크릴섬유, ABS, SAN, NBR 우레탄 수지, 계면활성제 농업용 필름 , 전선 피복 <총괄> ※ 주:( ) 내는 신증설 능력 810 카본블랙 타이어, 고무, 신발 530